JPWO2006126682A1 - Vaccine for prevention and treatment of Alzheimer's disease - Google Patents
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Abstract
副作用が少なく安全で且つ簡便使用が可能なアルツハイマー病予防・治療用ワクチン及びその作製方法を提供する。アルツハイマー病の原因となる老人班の構成成分であるAβ分子種を、乳酸菌で例示される細菌の表層に発現させることにより、当該生成物の投与により惹起される抗体の作用による従来にはない安全かつ安価な経口タイプのアルツハイマー病予防・治療用ワクチンを可能とする。Provided are a vaccine for the prevention and treatment of Alzheimer's disease that is safe and easy to use with few side effects and a method for producing the same. Unprecedented safety due to the action of the antibody induced by administration of the product by expressing the Aβ molecular species, which are constituents of the senile plaque causing Alzheimer's disease, on the surface layer of bacteria exemplified by lactic acid bacteria In addition, an inexpensive oral type vaccine for the prevention and treatment of Alzheimer's disease is made possible.
Description
本願発明は、医療用医薬品に関する。詳細には、高齢化に伴い増加する老人性痴呆症の約半分を占めるアルツハイマー病の予防・治療用ワクチン、当該ワクチンの製造方法、及び当該製造方法に使用されるワクチン抗原発現用ベクターに関する。 The present invention relates to ethical drugs. Specifically, the present invention relates to a vaccine for the prevention and treatment of Alzheimer's disease, which accounts for about half of senile dementia that increases with aging, a method for producing the vaccine, and a vaccine antigen expression vector used in the production method.
我が国の65歳以上の老人の約10%が老年期痴呆であると報告されている。その老年期痴呆の二大原因の一つがアルツハイマー病であり、割合でも約50%を占めている。更に85歳以上では2人に1人がアルツハイマー病あるいはその前段階である軽度認知障害に罹患するといわれ、我国はもとより欧米に於いても大きな社会的問題となっている。その患者数は世界で約1500万人、我が国では150万人以上と報告されている。 About 10% of elderly people over the age of 65 in Japan are reported to have senile dementia. One of the two major causes of senile dementia is Alzheimer's disease, accounting for about 50%. Furthermore, it is said that one in every two people over the age of 85 suffers from Alzheimer's disease or mild cognitive impairment, which is the preceding stage, which has become a major social problem not only in Japan but also in the West. The number of patients is reported to be about 15 million worldwide and more than 1.5 million in Japan.
現在、アルツハイマー病治療薬として世界で市販されているのは、エーザイ株式会社が開発したドネペジルとメルツ社が開発したメマンチンの2つであるが、両薬剤は病気の進行を遅らせる作用しかなく病気を根治させることは出来ない。 Currently, there are two commercially available Alzheimer's disease drugs, Donepezil, developed by Eisai Co., Ltd. and memantine, developed by Merz Co., both of which have the effect of delaying the progression of the disease. It cannot be cured.
そのアルツハイマー病の病態仮説として、アミロイドβ(以下、Aβと略すことがある)の凝集・沈着による老人斑の形成が原因であるとするアミロイドカスケード仮説が有力である。この仮説をもとにアルツハイマー病の新しい治療法としてワクチン(免疫)療法が注目されている。本ワクチン療法の目的はAβをワクチンとして投与し、それに対する抗体を体内で産生させ、抗体が老人斑を除去し、さらに分泌されたAβの凝集・沈着を抑制することにより神経細胞の脱落を防止しようとするものである。 As a pathological hypothesis of Alzheimer's disease, an amyloid cascade hypothesis that is caused by the formation of senile plaques due to aggregation / deposition of amyloid β (hereinafter sometimes abbreviated as Aβ) is promising. Based on this hypothesis, vaccine (immunotherapy) is attracting attention as a new treatment for Alzheimer's disease. The purpose of this vaccine therapy is to administer Aβ as a vaccine and produce antibodies against it in the body to remove senile plaques and prevent aggregation of deposited Aβ and prevent neuronal loss It is something to try.
エラン(Elan)社のシェンク(Schenk)らはアルツハイマー病の動物モデルマウスにAβをワクチンとしてアジュバントと共に皮下投与したところ、老人斑の形成が減少したことを最初に報告した(非特許文献1参照)。このデータをもとにエラン・ワイス(ElanWyeth)社によるアルツハイマー病患者への臨床治験(AN−1792)が開始された。しかし臨床試験第II相で6%(298名中18名)の患者に髄膜脳炎の副作用が報告され中断された。 Elan's Schenk et al. First reported that the formation of senile plaques decreased when Aβ was subcutaneously administered together with an adjuvant to an animal model mouse of Alzheimer's disease (see Non-Patent Document 1). . Based on this data, a clinical trial (AN-1792) was started for Alzheimer's disease patients by Elan Wyeth. However, side effects of meningoencephalitis were reported and discontinued in 6% (18/298) of patients in phase II of the clinical trial.
一方、国立長寿医療センター研究所の田平らは、経口ワクチンにより腸管免疫系を利用すれば抗体産生は誘導されるが、細胞性免疫は誘導され難いことに着目し、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターに分泌型AβcDNAを組み込み、アルツハイマーマウスに経口投与して効果を調べた結果、Aβに対する抗体が誘導され、血清中のAβに対する抗体は、4週後をピークとして、6ヶ月間持続した(特許文献1参照)。13ヶ月齢のアミロイド前駆体タンパク質(以下、APPと略すことがある)トランスジェニックマウス脳組織を免疫染色で詳細に検索した結果、治療したマウス脳において明らかにアミロイド沈着・老人斑形成がコントロールに比べ減少していた。この研究によってアルツハイマー病が経口投与という患者にとって負担の少ない方法で治療できる可能性が示されたと言える。しかしながら、経口投与とはいえ、アデノ随伴ウイルスはヒトへの感染性が高いウイルスであり、病原性を備えている。しかも、アデノ随伴ウイルスを培養してワクチンとして精製するには多くの費用と時間を要する。つまり、ウイルスベクターを利用したワクチンは、安全性やコストの面で理想的とはいえない。 On the other hand, Tahira of the National Institute for Longevity Medicine centered on the fact that antibody production is induced by using the intestinal tract immune system by oral vaccine, but cellular immunity is hardly induced. Adeno-associated virus (AAV) vector As a result of examining the effect by incorporating secreted Aβ cDNA into Alzheimer mice and orally administering it to the Alzheimer mouse, an antibody against Aβ was induced, and the antibody against Aβ in serum persisted for 6 months with a peak at 4 weeks (Patent Literature). 1). 13-month-old amyloid precursor protein (hereinafter abbreviated as APP) transgenic mouse brain tissue was examined in detail by immunostaining. As a result, amyloid deposition and senile plaque formation were clearly compared with control in the treated mouse brain. It was decreasing. This study shows that Alzheimer's disease can be treated in a way that is less burdensome for patients with oral administration. However, even though it is administered orally, adeno-associated virus is highly infectious to humans and has pathogenicity. Moreover, it takes a lot of money and time to culture adeno-associated virus and purify it as a vaccine. In other words, a vaccine using a viral vector is not ideal in terms of safety and cost.
本願発明は、社会的問題となっているアルツハイマー病の予防・治療に供与されうる副作用の少ない安全で且つ簡便な投与形態が可能なアルツハイマー病の予防・治療用ワクチンを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a vaccine for the prevention / treatment of Alzheimer's disease that can be provided for the prevention / treatment of Alzheimer's disease, which has become a social problem, and that can be used in a safe and simple administration form with few side effects. .
また、本願発明の他の目的は、アルツハイマー病の予防・治療用ワクチンの作製の際に用いられる、微生物表面にワクチン抗原たるAβ分子種を発現させるための発現ベクターの提供であり、且つ当該発現ベクターで形質転換された宿主微生物の提供である。また、Aβ分子種を発現する微生物を個体に投与することによる、抗Aβ抗体を誘導する方法、及び前記抗Aβ抗体を誘導する方法に基づくアルツハイマー病の予防及び/または治療方法の提供である。なお、本願明細書において、Aβ分子種とは、Aβ完全長分子及び当該分子に基づくAβの液性免疫惹起部位を内包する部分ポリペプチド群の総称である。 Another object of the present invention is to provide an expression vector for expressing an Aβ molecular species as a vaccine antigen on the surface of a microorganism, which is used in the preparation of a vaccine for the prevention / treatment of Alzheimer's disease, and the expression Providing a host microorganism transformed with a vector. The present invention also provides a method for inducing an anti-Aβ antibody by administering a microorganism expressing an Aβ molecular species to an individual, and a method for preventing and / or treating Alzheimer's disease based on the method for inducing the anti-Aβ antibody. In the present specification, the Aβ molecular species is a general term for a group of partial polypeptides including Aβ full-length molecules and Aβ humoral immunity induction sites based on the molecules.
上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、本願発明者らは、アルツハイマー病の主たる病因と考えられているAβに対する抗体惹起を目的とし、Aβの液性免疫惹起部位を含む断片をコードするDNAをもとに、これより該ペプチドを微生物の表面に発現することができる発現ベクターを構築し、これを用いて好適な微生物を形質転換させると、所望のペプチドを表層に発現し得ることを見出し、アルツハイマー病の予防・治療用ワクチンを提供し得る本願発明を達成するに至った。とりわけ、宿主微生物として乳酸菌を選択した場合、経口投与可能な好ましいワクチンを提供することができる。 As a result of diligent research to solve the above problems, the inventors of the present application aimed to induce antibodies against Aβ, which is considered to be the main etiology of Alzheimer's disease, and obtained DNA encoding a fragment containing a humoral immunity-inducing site of Aβ. Based on this, an expression vector capable of expressing the peptide on the surface of the microorganism is constructed, and when a suitable microorganism is transformed using the expression vector, the desired peptide can be expressed on the surface layer. It came to achieve this invention which can provide the vaccine for prevention and treatment of Alzheimer's disease. In particular, when a lactic acid bacterium is selected as the host microorganism, a preferable vaccine that can be administered orally can be provided.
本願発明による最適実施態様である乳酸菌を用いたアルツハイマー病ワクチンを用いれば、従来の乳酸菌の食品と同様の感覚と簡便さでアルツハイマーの予防及び治療薬を摂取することが可能となる。特に本疾患が老人に多い事を考えれば、簡便に摂取できる経口投与と低コストの実現は、これからの高齢化社会における患者のQOLの向上と医療経済の面からも非常に大きなメリットを社会に与える発明と言える。 If the Alzheimer's disease vaccine using lactic acid bacteria which is the optimal embodiment according to the present invention is used, it becomes possible to take preventive and therapeutic drugs for Alzheimer with the same feeling and convenience as conventional foods of lactic acid bacteria. Considering that this disease is particularly common among the elderly, oral administration that can be ingested easily and the realization of low cost will bring great benefits to society from the perspective of improving patient quality of life and the medical economy in the aging society. It can be said that the invention is given.
本願発明による、とりわけ好適な態様として乳酸菌で例示される微生物の表面にAβ分子種を産生するための発現ベクターは、Aβの液性免疫惹起部位を含む断片をコードするDNAを、機能しうる形態で含んでなり、これより該ペプチドを微生物の表面に発現することができる。ここで、「機能しうる形態で含んでなる」とは、適切な調節エレメント(例えば、プロモーター、エンハンサー、転写ターミネーターなど)の制御下に、導入遺伝子(DNA)の発現を可能にする様式で、そのベクター中に該導入遺伝子が挿入されていることを意味する。 An expression vector for producing an Aβ molecular species on the surface of a microorganism exemplified by lactic acid bacteria as a particularly preferred embodiment according to the present invention is a form capable of functioning a DNA encoding a fragment containing a humoral immunity induction site of Aβ. Thus, the peptide can be expressed on the surface of the microorganism. Here, “comprising in a functional form” means in a manner that allows expression of the transgene (DNA) under the control of appropriate regulatory elements (eg, promoters, enhancers, transcription terminators, etc.) It means that the transgene is inserted into the vector.
Aβの液性免疫惹起部位エピトープは複数存在すると考えられるが、そのエピトープを含む断片を調製するには、例えば、該エピトープがAβの第4〜10アミノ酸の領域(Aβ4−10)に存在すれば、それらを微生物表面に産生させる発現ベクターにはAβ4−10をコードする遺伝子を含むことになる。 It is considered that there are a plurality of humoral immunity induction epitopes of Aβ. To prepare a fragment containing the epitope, for example, if the epitope is present in the region of 4th to 10th amino acids of Aβ (Aβ4-10) The expression vector for producing them on the surface of the microorganism will contain a gene encoding Aβ4-10.
このアミノ酸配列をコードするDNAのヌクレオチド配列は特に制限されるものではないが、例えば、配列番号4で表されるヌクレオチド配列中の第12〜30ヌクレオチドが挙げられる。また、アミノ酸配列は同じでも塩基配列は異なるコドンを使用することによって、使用する乳酸菌などの微生物の好むコドンを用いることによって発現量を上げることも可能である。 The nucleotide sequence of DNA encoding this amino acid sequence is not particularly limited, and examples thereof include the 12th to 30th nucleotides in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4. In addition, by using codons having the same amino acid sequence but different base sequences, the expression level can be increased by using a codon preferred by a microorganism such as lactic acid bacteria to be used.
本願発明の好適な実施態様によれば、前記抗原ペプチド断片は、Aβペプチドの第1から42アミノ酸(Aβ1−42)を含んでなるものである。Aβ1−42のアミノ酸配列としては、配列番号5で表されるアミノ酸配列が例示され、従って、前記抗原ペプチド断片は、配列番号5で表されるアミノ酸配列を含むことになる。このアミノ酸配列をコードするDNAのヌクレオチド配列は特に制限されるものではないが、例えば、配列番号4で表されるヌクレオチド配列が挙げられる。また、アミノ酸配列は同じでも塩基配列は異なるコドンを使用することによって、使用する乳酸菌などの微生物の好むコドンを用いることも出来る。 According to a preferred embodiment of the present invention, the antigen peptide fragment comprises the first to 42 amino acids (Aβ1-42) of the Aβ peptide. The amino acid sequence of Aβ1-42 is exemplified by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5, and therefore the antigen peptide fragment includes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5. The nucleotide sequence of DNA encoding this amino acid sequence is not particularly limited, and examples thereof include the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4. Further, by using codons having the same amino acid sequence but different base sequences, codons preferred by microorganisms such as lactic acid bacteria to be used can be used.
本願発明の他の好ましい実施態様によれば、前記抗原ペプチド断片は、Aβペプチドの第1〜20アミノ酸(Aβ1−20)を含んでなるものである。Aβ1−20のアミノ酸配列としては、配列番号5で表されるアミノ酸配列中の第1〜20アミノ酸を含むものが挙げられる。このアミノ酸配列をコードするDNAのヌクレオチド配列は特に制限されうるものではないが、例えば、配列番号4で表されるヌクレオチド配列が挙げられる。また、アミノ酸配列は同じでも塩基配列は異なるコドンを使用することによって、使用する乳酸菌などの微生物の好むコドンを用いることも出来る。
According to another preferred embodiment of the present invention, the antigen peptide fragment comprises
前記Aβ4−10、Aβ1−42及びAβ1−20のアミノ酸配列には、エピトープが存在すると考えられるが、本願発明によるAβ分子種が発現された微生物によって経口投与された場合には、主に抗体産生が誘導される。 The amino acid sequences of Aβ4-10, Aβ1-42, and Aβ1-20 are considered to have epitopes, but when administered orally by a microorganism in which the Aβ molecular species according to the present invention is expressed, antibody production mainly Is induced.
本願発明によるベクターは、目的のDNAを効率よく発現させるための調節エレメント、例えば、プロモーター、エンハンサー、転写ターミネーターなどを含んでいてもよく、発現ユニットを複数連結してもよい。 The vector according to the present invention may contain a regulatory element for efficiently expressing the target DNA, for example, a promoter, an enhancer, a transcription terminator, etc., and a plurality of expression units may be linked.
本願発明によるベクターは、当該技術分野で周知となっている標準的方法により調製することができる。例えば、特表2005−500054号及びそこに引用される参考文献には、適切な種々のベクター、並びにそれらのベクターの作製方法が記されている。 The vectors according to the invention can be prepared by standard methods well known in the art. For example, JP 2005-500054 and references cited therein describe various appropriate vectors and methods for producing these vectors.
本願発明者らは、アルツハイマー病の予防・治療を目的とする経口免疫法を更に簡便で安全に実施するために、とりわけ乳酸菌で例示される微生物の表層発現系を応用した。乳酸菌の表層発現系とは、乳酸菌の表層に目的タンパクを発現させるものである。この系を利用すればワクチン抗原となるタンパクを乳酸菌表層に発現させ、その乳酸菌を経口投与することによって、腸管免疫担当細胞へ認識させることが可能となる。乳酸菌そのものが、古くから安全な食品として広く食されており、最近ではプロバイオティクスとして積極的に健康食品や医薬品として利用されつつある。そのように安全で健康にも有用な乳酸菌は遺伝子発現の宿主として利用されている。成らは乳酸菌の表層にワクチン抗原を発現させたものを経口投与することによりワクチンとしての有用性を証明している(特表2005−500054号参照)。今回、本願発明者らはこの方法を応用することにより、安全で経済的な経口ワクチンの開発に先鞭をつけた。 The inventors of the present application applied a surface expression system for microorganisms exemplified by lactic acid bacteria, in order to carry out oral immunization for the prevention and treatment of Alzheimer's disease more simply and safely. The surface expression system of lactic acid bacteria is to express the target protein on the surface layer of lactic acid bacteria. If this system is used, a protein serving as a vaccine antigen is expressed on the surface of a lactic acid bacterium, and the lactic acid bacterium is orally administered so that cells in charge of intestinal immunity can be recognized. Lactic acid bacteria themselves have been widely eaten as safe food for a long time, and recently they are being actively used as health foods and pharmaceuticals as probiotics. Lactic acid bacteria that are safe and useful for health are used as a host for gene expression. Naru et al. Proved its usefulness as a vaccine by orally administering a vaccine antigen expressed on the surface of lactic acid bacteria (see JP-T-2005-500054). This time, the present inventors have pioneered the development of a safe and economical oral vaccine by applying this method.
細菌の細胞外膜タンパク質を用いて外来タンパク質を細胞表層へ発現させるためには細胞外膜タンパク質と外来タンパク質を遺伝子のレベルで連結して融合タンパク質が生合成されるようにし、これを安定的に細胞内膜を通過して細胞外膜に付着させ、維持するようにしなければならない。このためには細胞外膜タンパク質を選定して表層発現のモチーフとして使用しなければならない(S. Y. Lee, J. H. Choi, Z. Xu, Trends Biotechnol., 21, 45(2003)参照)。グラム陽性菌である乳酸菌の表層へのタンパク質の提示については、種々の検討が行なわれているが(S. Y. Lee, J. H. Choi, Z. Xu, Trends Biotechnol., 21, 45 (2003);P. Samuelson, E. Gunneriusson, P. A. Nygren, S. Stahl, J. Biotechnol., 96, 129 (2002);K. Leenhouts, G. Buist, J. Kok, Antonie Van Leeuwenhoek, 76, 367 (1999);E. Gunneriusson, P. Samuelson, M. Uhlen, P. A. Nygren, S. Stahl, J. Bacteriol., 178, 1341 (1996);S. Stahl, A. Robert, E. Gunneriusson, H. Wernerus, F. Cano, S. Liljeqvist, M. Hansson, T. N. Nguyen, P. Samuelson, Int. J. Med. Microbiol., 290, 571 (2000);L. Steidler, J. Viaene, W. Fiers, E. Remaut, Appl. Environ. Microbiol., 64, 342 (1998);J. C. Piard, I. Hautefort, V. A. Fischetti, S. D. Ehrlich, M. Fons, A. Gruss, J. Bacteriol., 179, 3068 (1997);K. Savijoki, M. Kahala, A. Palva, Gene, 186, 255 (1997);A. Strauss, F. Gotz, Mol. Microbiol., 21, 491 (1996);及びS. Avall-Jaaskelainen, A. Lindholm, A. Palva, Appl. Environ. Microbiol., 69, 2230 (2003)参照)、現在のところ表層に提示可能なタンパク質のサイズやモチーフの安定性などに問題があることが指摘されている。 In order to express foreign proteins on the cell surface using bacterial outer membrane proteins, the outer membrane proteins and foreign proteins are linked at the gene level so that the fusion protein can be biosynthesized and stably It must pass through the inner membrane to adhere to and maintain the outer membrane. For this purpose, an outer membrane protein must be selected and used as a motif for surface expression (see S. Y. Lee, J. H. Choi, Z. Xu, Trends Biotechnol., 21, 45 (2003)). Various studies have been conducted on the presentation of proteins on the surface of gram-positive bacteria, SY Lee, JH Choi, Z. Xu, Trends Biotechnol., 21, 45 (2003); P. Samuelson. , E. Gunneriusson, PA Nygren, S. Stahl, J. Biotechnol., 96, 129 (2002); K. Leenhouts, G. Buist, J. Kok, Antonie Van Leeuwenhoek, 76, 367 (1999); E. Gunneriusson , P. Samuelson, M. Uhlen, PA Nygren, S. Stahl, J. Bacteriol., 178, 1341 (1996); S. Stahl, A. Robert, E. Gunneriusson, H. Wernerus, F. Cano, S. Liljeqvist, M. Hansson, TN Nguyen, P. Samuelson, Int. J. Med. Microbiol., 290, 571 (2000); L. Steidler, J. Viaene, W. Fiers, E. Remaut, Appl. Environ. Microbiol , 64, 342 (1998); JC Piard, I. Hautefort, VA Fischetti, SD Ehrlich, M. Fons, A. Gruss, J. Bacteriol., 179, 3068 (1997); K. Savijoki, M. Kahala, A. Palva, Gene, 186, 255 (1997); A. Strauss, F. Gotz, Mol. Microbiol., 21, 491 (1996); and S. Avall-Jaaskelainen, A. Lindholm, A. Palva, Appl. Envir on. Microbiol., 69, 2230 (2003)), it has been pointed out that there are problems with the size of the protein that can be displayed on the surface and the stability of the motif at present.
一方、成らは、新規なモチーフとして、細菌の細胞表層への目的タンパクの発現に、バチルス属菌株由来のポリ−γ−グルタミン酸生合成酵素の遺伝子を含む発現プラスミドを用いて検討した結果、グラム陽性菌である乳酸菌やグラム陰性菌である大腸菌などの表層へ種々のタンパク質を提示できることを示している(特表2005−500054号)。 On the other hand, Naru et al., As a novel motif, examined the expression of the target protein on the bacterial cell surface using an expression plasmid containing the gene of poly-γ-glutamate biosynthetic enzyme derived from the genus Bacillus, It has been shown that various proteins can be presented on the surface layer of lactic acid bacteria, which are fungi, and Escherichia coli, which is a gram-negative bacterium (Special Table No. 2005-500054).
本願発明において、発明者らはAβ分子種の発現に特表2005−500054号記載のシステムを応用することとした。本願発明において、発明者らが採用した微生物の表層発現系においては、微生物の表面へ外来タンパク質を大量に発現させる新しい表面発現キャリアとしてバチルス属菌株由来のポリ−γ−グルタミン酸の合成に関与する細胞外膜タンパク質を選択して、これを用いて外来タンパク質またはペプチド(本願発明においてはAβ分子種)を微生物表面へ発現させる表面発現用のベクターを作製し、当該ベクターにより形質転換された多様な形質転換体から外来タンパク質が効率的に形質転換体の表面へ発現されることを特徴とする。 In the present invention, the inventors applied the system described in JP 2005-500054 to the expression of Aβ molecular species. In the present invention, in the surface expression system of microorganisms adopted by the inventors, cells involved in the synthesis of poly-γ-glutamic acid derived from Bacillus as a new surface expression carrier for expressing a large amount of foreign protein on the surface of the microorganism By selecting an outer membrane protein and using it, a vector for surface expression that expresses a foreign protein or peptide (in the present invention, Aβ molecular species) on the surface of a microorganism is prepared, and various traits transformed by the vector are used. A foreign protein is efficiently expressed on the surface of the transformant from the transformant.
前記の目的を達成するために、本願発明は、ポリ−γ−グルタミン酸生合成酵素(pgs)複合体を構成している遺伝子である、pgsA、pgsB及びpgsC中のどれか一つまたは二つ以上を含む表面発現ベクターを提供する。詳細には、本願発明は、微生物表面においてAβ分子種を発現するための表面発現ベクターを提供し、例えば、一つの実施態様であるpgsA遺伝子は、配列番号1に記載のヌクレオチド配列と相同性あるヌクレオチド配列を含んでいる。加えて、表面発現ベクターはまた、微生物表面にAβ分子種タンパク質を発現するために提供され、それはAβ分子種をコードする遺伝子のみならず、3’末端に転写終止コドンを含んでいる。さらに、最適態様として例示される乳酸菌をはじめとする細胞形質転換体は、上記発現ベクターを用い形質転換されるように提供される。 To achieve the above object, the present invention provides one or more of pgsA, pgsB and pgsC, which are genes constituting a poly-γ-glutamic acid biosynthetic enzyme (pgs) complex. A surface expression vector is provided. Specifically, the present invention provides a surface expression vector for expressing an Aβ molecular species on the surface of a microorganism. For example, one embodiment of the pgsA gene is homologous to the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1. Contains nucleotide sequence. In addition, a surface expression vector is also provided for expressing an Aβ molecular species protein on the surface of a microorganism, which contains not only the gene encoding the Aβ molecular species but also a transcription stop codon at the 3 'end. Furthermore, cell transformants including lactic acid bacteria exemplified as the optimum embodiment are provided to be transformed using the expression vector.
本願発明によるAβ分子種を表層に発現させた、とりわけ乳酸菌を最適実施態様とする微生物を本態とするアルツハイマー病ワクチンは、哺乳動物のアルツハイマー病の治療及び/または予防に用いることができる。従って、本願発明によれば、治療・予防上有効量の本願発明によるアルツハイマー病ワクチンを被験者に投与することを含んでなる、アルツハイマー病の治療・予防方法、並びにアルツハイマー病治療・予防剤の製造における、本願発明によるアルツハイマー病ワクチンの使用が提供される。投与対象は、哺乳動物、例えば、イヌ、霊長類などであり、好ましくはヒトである。 The Alzheimer's disease vaccine which expresses the Aβ molecular species according to the present invention on the surface layer, in particular, a microorganism having lactic acid bacteria as an optimal embodiment, as a main aspect, can be used for the treatment and / or prevention of Alzheimer's disease in mammals. Therefore, according to the present invention, a therapeutic / preventive method for treating Alzheimer's disease comprising the administration of a therapeutic / preventive effective amount of the Alzheimer's disease vaccine according to the present invention to a subject, and an agent for treating / preventing Alzheimer's disease. There is provided the use of an Alzheimer's disease vaccine according to the present invention. The administration target is a mammal, for example, a dog, a primate, etc., preferably a human.
本願発明によってもたらされるアルツハイマー病ワクチンの投与方法は、特段の制約はなく一般的な方法が適用され得るが、本願発明のワクチンの宿主たる乳酸菌が経口投与できるという利点を有することから、経口投与が被験者が自ら投与できるという点で特に好適な態様である。これ以外にも、例えば、腹腔内注入、気管内注入、気管支内注入および直接的な気管支内滴注、皮下注入、経皮輸送、動脈内注入、静脈内注入、経鼻投与等が例示される。 The administration method of the Alzheimer's disease vaccine brought about by the present invention is not particularly limited and a general method can be applied. However, since the lactic acid bacteria serving as the host of the vaccine of the present invention can be administered orally, oral administration is not possible. This is a particularly preferred aspect in that the subject can administer himself. Other examples include intraperitoneal injection, intratracheal injection, intrabronchial injection and direct intrabronchial instillation, subcutaneous injection, transdermal transport, intraarterial injection, intravenous injection, nasal administration, and the like. .
投与されるアルツハイマー病ワクチンの量は治療上有効量であればよく、このような量は当該技術分野における当業者であれば容易に決定することができる。また、投与量は被験者の病態の重篤度、性別、年齢、体重等によって調整されることが好ましいが、このような投与量の調整は、医師または獣医師によって適宜実施され得る。 The amount of Alzheimer's disease vaccine administered can be a therapeutically effective amount, and such amount can be readily determined by one of ordinary skill in the art. The dose is preferably adjusted according to the severity of the disease state, sex, age, weight, etc. of the subject, but such adjustment of the dose can be appropriately performed by a doctor or veterinarian.
本願発明によるアルツハイマー病ワクチンは、一旦被験者に投与されると、比較的長期間に渡ってアルツハイマー病の治療作用が持続することが期待される。特に、経口投与した場合には、腸管上皮細胞において抗原が長期間提示され、これに対する抗体産生が誘導されることが確認されている。この点に鑑み、当業者であれば適切な投薬計画を作成することができる。 Once the Alzheimer's disease vaccine according to the present invention is administered to a subject, it is expected that the therapeutic action for Alzheimer's disease will continue for a relatively long period of time. In particular, when administered orally, it has been confirmed that antigens are presented in intestinal epithelial cells for a long period of time, and antibody production against this is induced. In view of this point, those skilled in the art can create an appropriate dosing schedule.
本願発明によるアルツハイマー病ワクチンは、最適実施態様として乳酸菌を含む医薬組成物として被験者に投与することができる。従って、本願発明によれば、本願発明による乳酸菌を含んでなるアルツハイマー病を治療・予防するための医薬組成物が提供される。本願発明の好ましい実施形態によれば、この医薬組成物は経口投与のためのものとされる。 The Alzheimer's disease vaccine according to the present invention can be administered to a subject as a pharmaceutical composition containing lactic acid bacteria as an optimal embodiment. Therefore, according to the present invention, there is provided a pharmaceutical composition for treating / preventing Alzheimer's disease comprising lactic acid bacteria according to the present invention. According to a preferred embodiment of the present invention, the pharmaceutical composition is for oral administration.
本願発明による医薬組成物は、その投与経路および剤型に応じて、当技術分野において公知の方法により調製することができる。例えば、経口投与のための医薬組成物としては、カプセル剤、溶液剤等の剤型が使用可能である。従って、本願発明による医薬組成物は、それぞれの剤型に応じて、医薬上許容される担体、希釈剤、保存剤等を含んでもよい。 The pharmaceutical composition according to the present invention can be prepared by methods known in the art depending on the administration route and dosage form. For example, dosage forms such as capsules and solutions can be used as pharmaceutical compositions for oral administration. Therefore, the pharmaceutical composition according to the present invention may contain a pharmaceutically acceptable carrier, diluent, preservative and the like according to each dosage form.
以下に、実施例を挙げて本願発明をさらに具体的に説明するが、本願発明はこの例示に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to this example.
(Aβ1−42からなる完全長のAβ(Aβ42と略す)を細胞表層に提示する乳酸菌の作製)
(1)乳酸菌細胞表層へのAβ42提示用ベクターの構築
先ず、ポリ−γ−グルタミン酸生合成酵素の一つであるpgsAの遺伝子(配列番号1)を含むプラスミドpHCEILB-pgsBCA(BioLeaders Corporationより入手)を鋳型とし、配列番号2および配列番号3記載の塩基配列を持つオリゴヌクレオチドを各プライマーとして用いたPCR反応(MJ Research PTC-200, Peltier Thermal Cycler、以下のPCR反応は同機を利用)、94℃ 5分/(94℃・1分/55℃・1分/72℃・1分20秒:30cycle)/72℃・10分/15℃保持を行ない、反応終了後はNucleoSpin Extract kit(MACHEREY-NAGEL社)を用いpgsA遺伝子を精製した。(Production of Lactic Acid Bacteria Presenting Full-length Aβ Containing Aβ1-42 (abbreviated as Aβ42) on the Cell Surface)
(1) Construction of Aβ42 display vector on lactic acid bacteria cell surface layer First, plasmid pHCEILB-pgsBCA (obtained from BioLeaders Corporation) containing pgsA gene (SEQ ID NO: 1) which is one of poly-γ-glutamic acid biosynthetic enzymes. PCR reaction using a template and oligonucleotides having the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3 as primers (MJ Research PTC-200, Peltier Thermal Cycler; the same PCR is used for the following PCR reactions), 94 °
次に、Homo sapiens Amyloid beta (A4) precursor protein (APP:Accession No. 41406056)のAβをコードする塩基配列(配列番号4)を参考に、乳酸菌での発現効率を高めるような使用頻度の高いコドンへの最適化を行うための配列番号6及び配列番号7記載の塩基配列を持つオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いたPCR反応、94℃・5分/(94℃・1分/50℃・1分/72℃・10秒:15cycle)/15℃保持にて行い、新たなAβ42の遺伝子を合成した(配列番号8)。反応終了後、NucleoSpin Extract kit(MACHEREY-NAGEL社)を用い精製した。さらに、合成したAβ42遺伝子を鋳型として用い、配列番号9及び配列番号10記載の塩基配列を持つオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いたPCR反応、94℃ 5分/(94℃・1分/55℃・1分/72℃・1分:30cycle)/72℃・10分/15℃保持を行って制限酵素配列を付加したAβ42の遺伝子を増幅した(配列番号11)。先のPCRと同様に反応終了後はNucleoSpin Extract kit(MACHEREY-NAGEL社)を用い目的とするAβ42遺伝子を精製した。この増幅したAβ42の遺伝子は目的とする配列番号11に示す145bpの増幅された遺伝子となっている。合成したAβ42遺伝子の両端は、上記配列番号9及び配列番号10のプライマーにて制限酵素BamHIとXbaIの認識部位が存在するように構成されている。上記増幅されたAβ42の遺伝子を制限酵素BamHIとXbaIで切断し、乳酸菌表層発現用のベクターpHCEIILB-pgsA-Lの構成遺伝子で、細胞表層へのアンカータンパク質となるpgsAに続くリンカー配列の3'-末端部位に翻訳コドンを合わせて挿入し、TAKARA Ligation Kit Version 2.1(Takara Bio社)によって連結することにより、pgsA-L-Aβ42をこの順で有する、目的のAβ42提示用ベクターpHCEIILB-pgsA-L-Aβ42を得た(図1)。 Next, with reference to the base sequence (SEQ ID NO: 4) encoding Aβ of Homo sapiens Amyloid beta (A4) precursor protein (APP: Accession No. 41406056), a frequently used codon that increases expression efficiency in lactic acid bacteria PCR reaction using oligonucleotides having the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 as primers for optimization, 94 ° C, 5 minutes / (94 ° C, 1 minute / 50 ° C, 1 minute / 72 ° C., 10 seconds: 15 cycles) / 15 ° C., and a new Aβ42 gene was synthesized (SEQ ID NO: 8). After completion of the reaction, purification was performed using NucleoSpin Extract kit (MACHEREY-NAGEL). Furthermore, PCR reaction using the synthesized Aβ42 gene as a template and oligonucleotides having the nucleotide sequences described in SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10 as primers, 94 ° C. 5 minutes / (94 ° C./1 minute / 55 ° C. 1 Min / 72 ° C./1 minute: 30 cycles) / 72 ° C./10 minutes / 15 ° C. was maintained, and the gene of Aβ42 to which the restriction enzyme sequence was added was amplified (SEQ ID NO: 11). Similar to the previous PCR, after completion of the reaction, the intended Aβ42 gene was purified using NucleoSpin Extract kit (MACHEREY-NAGEL). This amplified gene of Aβ42 is the amplified gene of 145 bp shown in the target SEQ ID NO: 11. Both ends of the synthesized Aβ42 gene are configured so that recognition sites for the restriction enzymes BamHI and XbaI exist with the primers of SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10. The amplified Aβ42 gene is cleaved with restriction enzymes BamHI and XbaI, and is a constituent gene of the vector pHCEIILB-pgsA-L for surface expression of lactic acid bacteria, and a linker sequence 3'- following the pgsA serving as an anchor protein to the cell surface A translational codon is inserted in the terminal site together and ligated by TAKARA Ligation Kit Version 2.1 (Takara Bio), so that the target Aβ42 display vector pHCEIILB-pgsA-L- having pgsA-L-Aβ42 in this order is added. Aβ42 was obtained (FIG. 1).
このベクターを制限酵素BamHIとXbaIで消化し、Aβ42の遺伝子導入を確認し、ABI PRISM(登録商標)3100-Avant Genetic Analyzer(Applied Biosystems社製)を用い、その塩基配列を確認した。 This vector was digested with restriction enzymes BamHI and XbaI, Aβ42 gene transfer was confirmed, and its base sequence was confirmed using ABI PRISM (registered trademark) 3100-Avant Genetic Analyzer (Applied Biosystems).
(2)細胞表層にAβ42を提示する乳酸菌の作製
上記(1)で得たAβ42表層発現用のベクターpHCEIILB-pgsA-L-Aβ42を、大腸菌(E. coli DH5α)コンピテントセルにヒートショック法によって形質転換し、500μg/mlのエリスロマイシンを含むLuria-Bertain(以下、LB)寒天培地(トリプトン1w/v%、酵母エキス0.5w/v%、塩化ナトリウム1w/v%、および寒天末1.5w/v%)で形質転換体を選択した。次いで、得られた形質転換体をLB液体培地で培養し、菌体を回収した後、Wizeard(登録商標)Plus SV Miniprepsp(Promega社)にてpHCEIILB-pgsA-L-Aβ42を精製した。次いで、得られた表層発現ベクターpHCEIILB-pgsA-L-Aβ42をLactobacillus casei BLS525株にエレクトロポレーション法を用いて形質転換し、20μg/mlのエリスロマイシンを含むMRS寒天培地(Oxoid社)上に塗布し、37℃で48時間培養後、形質転換体を得た。得られた形質転換体をMRS液体培地で37℃で24時間培養し、7000r.p.m.、10分間の遠心分離にて菌体を回収した。回収した菌体はPBS緩衝液(pH7.4)にて洗浄後、同緩衝液に再懸濁した後、氷上に保持し、超音波破砕機(出力4、2分間×2回/トミー精工社)にて破砕した。その破砕液を3,000r.p.m.、5分間×3回にて遠心分離して不純物を除去し、16,500r.p.m.、20分間の遠心分離にて分画した。全細胞、細胞質および細胞膜画分をそれぞれサンプルバッファーに懸濁後、100℃で10分間熱変性させ、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動した。電気泳動後、PVDFメンブラン(Millipore社)に転写した。PVDFメンブランをブロッキング緩衝溶液(PBS、5%スキムミルク、pH8.0)で1時間振とうし、ブロッキングさせた後、pgsAのポリクローナル抗体(BioLeaders Corporationより入手)を一次抗体としてブロッキング緩衝液で1000倍希釈して37℃、12時間反応させた。反応終了後、メンブランをTBST緩衝液(1L中にNaCl 8.8g/1M Tris-HCl pH8.0/0.5ml Tween20)にて洗浄し、ビオチン標識された抗ウサギIgG抗体(Vector社)を二次抗体とし、ブロッキング緩衝液で2000倍希釈して3時間反応させた。反応終了後、メンブランを洗浄し、vectastain ABC kit standard(Vector社)にてアビジン化し、さらにperoxidase substrate kits DAB/Ni substrate(Vector社)にて発色させ、細胞膜画分にpgsAと融合したAβ42の発現を確認した(図2)。同様にAβ42に対するモノクローナル抗体(Chemicon international社)とビオチン標識された抗マウスIgG抗体(Vector社)を二次抗体として用いたウエスタンブロッティングを行って細胞膜画分にAβ42の乳酸菌細胞表層への発現を確認した。(2) Production of Lactic Acid Bacteria Presenting Aβ42 on the Cell Surface Layer The Aβ42 surface expression vector pHCEIILB-pgsA-L-Aβ42 obtained in (1) above was transferred to an E. coli DH5α competent cell by the heat shock method. Transformed, Luria-Bertain (LB) agar medium (trypton 1 w / v%, yeast extract 0.5 w / v%, sodium chloride 1 w / v%, and agar powder 1.5 w / v containing 500 μg / ml erythromycin %), Transformants were selected. Next, the obtained transformant was cultured in an LB liquid medium, and the cells were collected, and then pHCEIILB-pgsA-L-Aβ42 was purified with Wizeard (registered trademark) Plus SV Miniprepsp (Promega). Next, the obtained surface expression vector pHCEIILB-pgsA-L-Aβ42 was transformed into Lactobacillus casei BLS525 strain by electroporation, and applied on MRS agar medium (Oxoid) containing 20 μg / ml erythromycin. After culturing at 37 ° C. for 48 hours, transformants were obtained. The obtained transformant was cultured in an MRS liquid medium at 37 ° C. for 24 hours, and the cells were collected by centrifugation at 7000 rpm for 10 minutes. The collected cells are washed with PBS buffer solution (pH 7.4), resuspended in the same buffer solution, and then kept on ice. The ultrasonic crusher (
次いで、Fluorescence-activating cell sorting (Facs) flow cytometryによるAβの表層発現を観察した。発現菌体をPBS緩衝液(pH7.4)で3回洗浄した後、ブロッキング用PBS緩衝液(pH7.4)に再懸濁した。一次抗体としてAβに対するモノクローナル抗体を用い、4℃で12時間反応させ、反応終了後、PBS緩衝液にて洗浄し、ビオチン標識された二次抗体を4℃で3時間反応させた。反応終了後、ビオチン特異的なストレプトアビジン-R-ピコトリエンにて発色させ、菌体をPBS緩衝液で2回洗浄後、Facs scanにて測定した。その結果、コントロールと比較して、Aβ42が細胞表層に発現していることを確認した(図3)。 Subsequently, the surface expression of Aβ was observed by fluorescence-activating cell sorting (Facs) flow cytometry. The expressed cells were washed three times with PBS buffer (pH 7.4) and then resuspended in blocking PBS buffer (pH 7.4). A monoclonal antibody against Aβ was used as a primary antibody and reacted at 4 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction, the mixture was washed with PBS buffer, and a biotin-labeled secondary antibody was reacted at 4 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, color was developed with biotin-specific streptavidin-R-picotriene, and the cells were washed twice with PBS buffer and then measured with Facs scan. As a result, it was confirmed that Aβ42 was expressed on the cell surface as compared with the control (FIG. 3).
(Aβ1−20からなるAβ分子種(AβN-20と略す)を表層提示する乳酸菌の作製)
(1)乳酸菌細胞表層へのAβN-20提示用ベクターの構築
前述のAβ42の表層発現用ベクターと同様の乳酸菌表層発現ベクターpHCEIILB-pgsA-LにAβのN末端から20アミノ酸までのエピトープを示す部位を導入するために、pHCEIILB-pgA-L-Aβ42に導入されているpgsA、リンカー配列及びAβ42の遺伝子までを鋳型として用いて、配列番号12及び配列番号13記載の塩基配列を持つオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いたPCR反応、94℃ 5分/(94℃・1分/55℃・1分/72℃・1分:30cycle)/72℃・10分/15℃保持を行って、pgsA遺伝子の364bp目の塩基配列から、リンカー配列及びAβ42のN末端から20アミノ酸までの遺伝子を増幅した。前述の実施例1のPCRと同様に、反応終了後はNucleoSpin Extract kit(MACHEREY-NAGEL社)を用い目的とするAβN-20遺伝子を精製した。このとき増幅された遺伝子部位は888bpの大きさであった。上記配列番号12及び配列番号13のプライマーは制限酵素PstIとXbaIの認識部位が存在するように構成されている。(Production of Lactic Acid Bacteria Displaying Aβ Molecular Species Containing Aβ1-20 (abbreviated as AβN-20) on the Surface)
(1) Construction of vector for displaying AβN-20 on the surface of lactic acid bacteria cells Site showing the epitope from N-terminal to 20 amino acids of Aβ in the surface expression vector pHCEIILB-pgsA-L similar to the above-mentioned surface expression vector of Aβ42 In order to introduce the oligonucleotide, the oligonucleotides having the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 12 and SEQ ID NO: 13 are used as primers using pgsA, linker sequence and Aβ42 gene introduced into pHCEIILB-pgA-L-Aβ42 as templates. 364 bp of the pgsA gene by holding the PCR reaction, 94 °
上記増幅されたpgsAの遺伝子363bp目から、リンカー配列及びAβN-20遺伝子を制限酵素PstI、XbaIで切断し、乳酸菌表層発現用のベクターpHCEIILB-pgsA-Lの構成遺伝子で、細胞表層へのアンカータンパク質となるpgsAに続くリンカー配列の3'-末端部位に翻訳コドンを合わせて挿入し、TAKARA Ligation Kit Version 2.1(Takara社)によって連結することにより、pgsA-L-AβN-20をこの順で有する、目的のAβN-20提示用ベクターpHCEIILB-pgsA-L-AβN-20を得た(図4)。このベクターを制限酵素PstIとXbaIで消化し、AβN-20の遺伝子導入を確認し、ABI PRISM(登録商標)3100-Avant Genetic Analyzer(Applied Biosystems社製)を用い、その塩基配列を確認した。 From the amplified pgsA gene 363 bp, the linker sequence and the AβN-20 gene are cleaved with restriction enzymes PstI and XbaI, and are the constituent genes of lactic acid bacteria surface expression vector pHCEIILB-pgsA-L, and anchor proteins to the cell surface PgsA is inserted into the 3'-terminal portion of the linker sequence following pgsA together with a translation codon, and ligated by TAKARA Ligation Kit Version 2.1 (Takara) to have pgsA-L-AβN-20 in this order. The target AβN-20 display vector pHCEIILB-pgsA-L-AβN-20 was obtained (FIG. 4). This vector was digested with restriction enzymes PstI and XbaI to confirm gene introduction of AβN-20, and its base sequence was confirmed using ABI PRISM (registered trademark) 3100-Avant Genetic Analyzer (Applied Biosystems).
(2)細胞表層にAβN-20を提示する乳酸菌の作製
(1)で得た表層発現用のベクターpHCEIILB-pgsA-L-AβN-20を用いて実施例1と同様な方法でAβN-20の発現を確認した。(2) Preparation of Lactic Acid Bacteria Presenting AβN-20 on the Cell Surface Layer Using the surface expression vector pHCEIILB-pgsA-L-AβN-20 obtained in (1), AβN-20 was prepared in the same manner as in Example 1. Expression was confirmed.
図5に示すように、細胞膜画分にpgsA抗体においてアンカータンパク質であるpgsAとの融合タンパク質としてAβN-20の発現が確認できた。同様にAβのモノクローナル抗体においても細胞膜画分にpgsAとの融合タンパク質としてAβN-20の発現が確認できた。さらにFacs scanにおいてもAβN-20の表層発現が確認された(図6)。 As shown in FIG. 5, the expression of AβN-20 was confirmed in the cell membrane fraction as a fusion protein with the anchor protein pgsA in the pgsA antibody. Similarly, the expression of AβN-20 as a fusion protein with pgsA was confirmed in the cell membrane fraction of the Aβ monoclonal antibody. Furthermore, surface expression of AβN-20 was also confirmed in Facs scan (FIG. 6).
(Aβ発現乳酸菌の経口投与による免疫実験)
実施例1および2で構築したAβを表層に発現する乳酸菌の経口投与による免疫原性を調べた。(Immune experiment by oral administration of Aβ-expressing lactic acid bacteria)
The immunogenicity by oral administration of lactic acid bacteria expressing Aβ constructed in Examples 1 and 2 on the surface was examined.
(1)乳酸菌投与方法
接種動物として1群6匹のマウスC57BL6株を用い、実施例1で得たpHCEIILB-pgsA-L-Aβ42(Aβ42発現用ベクター)で形質転換した乳酸菌または実施例2で得たpHCEIILB-pgsA-L-AβN-20(AβN-20発現用ベクター)で形質転換した同乳酸菌を経口投与した。投与量は、Aβ42発現用ベクターについては1×109cfu/ml(3-1)、1×1010cfu/ml(3-2)または5×1010cfu/ml(3-3)、AβN-20発現用ベクターについては1×109cfu/ml(2-1)または1×1010cfu/ml(2-2)であった。対照として、pHCEIILB-pgsA-L(Aβを発現しないコントロールベクター)で形質転換した同乳酸菌を1×1010cfu/ml(1-1)の投与量にて同マウスに経口投与した。(1) Lactic acid bacteria administration method Lactic acid bacteria transformed with pHCEIILB-pgsA-L-Aβ42 (Aβ42 expression vector) obtained in Example 1 or obtained in Example 2 using 6 mouse C57BL6 strains per group as inoculated animals The lactic acid bacteria transformed with pHCEIILB-pgsA-L-AβN-20 (AβN-20 expression vector) were orally administered. The dosage is 1 × 10 9 cfu / ml (3-1), 1 × 10 10 cfu / ml (3-2) or 5 × 10 10 cfu / ml (3-3) for Aβ42 expression vector, AβN The -20 expression vector was 1 × 10 9 cfu / ml (2-1) or 1 × 10 10 cfu / ml (2-2). As a control, the same lactic acid bacteria transformed with pHCEIILB-pgsA-L (control vector that does not express Aβ) were orally administered to the mice at a dose of 1 × 10 10 cfu / ml (1-1).
具体的には以下の手順を行った。上記乳酸菌の各種形質転換体を37℃で前培養した後、1×109〜5×1010cfu/mlまで培養した。遠心分離にて菌体を回収し、PBSで洗浄した後、死菌化した。ついで、死菌化した菌体を凍結乾燥工程を経て粉末化した。粉末化した菌体を1×109〜5×1010cfu/mlの濃度になるようにPBSに再懸濁した。この懸濁液の100μlを上記に示した各投与量にてマウスに経口投与した。投与期間としては、1週間の内6日間連続投与で行い、4週間継続した。血液中のAβに対する抗体生産を確認するために、採血を、実験開始前、投与開始から3週間後、5週間後、6週間後、7週間後の計5回の採血スケジュールで行い、血清サンプルを得た。得られた血清サンプルは測定時まで−20℃で保存した。Specifically, the following procedure was performed. The various transformants of the lactic acid bacteria were precultured at 37 ° C. and then cultured to 1 × 10 9 to 5 × 10 10 cfu / ml. Bacteria were collected by centrifugation, washed with PBS, and killed. Subsequently, the dead cells were pulverized through a freeze-drying process. The powdered cells were resuspended in PBS to a concentration of 1 × 10 9 to 5 × 10 10 cfu / ml. 100 μl of this suspension was orally administered to mice at the doses indicated above. The administration period was continuous administration for 6 days within 1 week and continued for 4 weeks. In order to confirm the production of antibodies against Aβ in the blood, blood samples were collected on a total of 5 blood sampling schedules before the start of the experiment, 3 weeks, 5 weeks, 6 weeks, and 7 weeks after the start of administration. Got. The obtained serum sample was stored at −20 ° C. until measurement.
(2)血中抗体価の測定
血清中の抗体価の測定は以下のELISA法で実施した。Aβの42アミノ酸残基およびN末端側から16アミノ酸残基を合成した。各合成したペプチドを96穴プレートに500ng/100μl/well(重炭酸緩衝液:pH9.6)の濃度で添加し、4℃で12〜14時間固相化した。各合成ペプチドで固相化したプレートを300μlのPBSTで5回洗浄した。10%スキムミルクで2時間室温状態でブロッキングした。再度プレートを300μlのPBSTで5回洗浄した。2%スキムミルクで希釈(1:50)した陽性スタンダード、陰性コントロールおよびマウスの血清をそれぞれ100μl/wellで添加し、37℃で1時間反応させた。再度プレートを300μlのPBSTで5回洗浄した。2%スキムミルクで希釈した(1:1000)ペルオキシダーゼコンジュゲート抗マウスIgGを100μl/wellでプレートに添加し、37℃で1時間反応させた。再度プレートを300μlのPBSTで5回洗浄した。基質であるOPDを100μl/wellで添加し、室温暗所で15〜20分間反応させた。2M H2SO4を50μl/wellで添加し、反応を停止させ、450nmの波長での吸収を測定した。(2) Measurement of antibody titer in blood Antibody titer in serum was measured by the following ELISA method. 42 amino acid residues of Aβ and 16 amino acid residues from the N-terminal side were synthesized. Each synthesized peptide was added to a 96-well plate at a concentration of 500 ng / 100 μl / well (bicarbonate buffer: pH 9.6) and immobilized at 4 ° C. for 12-14 hours. The plate immobilized with each synthetic peptide was washed 5 times with 300 μl of PBST. Blocked with 10% skim milk for 2 hours at room temperature. The plate was washed again 5 times with 300 μl PBST. Positive standard, negative control and mouse serum diluted with 2% skim milk (1:50) were added at 100 μl / well, respectively, and reacted at 37 ° C. for 1 hour. The plate was washed again 5 times with 300 μl PBST. Peroxidase-conjugated anti-mouse IgG diluted with 2% skim milk (1: 1000) was added to the plate at 100 μl / well and allowed to react at 37 ° C. for 1 hour. The plate was washed again 5 times with 300 μl PBST. Substrate OPD was added at 100 μl / well and allowed to react for 15-20 minutes in the dark at room temperature. 2M H 2 SO 4 was added at 50 μl / well to stop the reaction, and the absorption at a wavelength of 450 nm was measured.
その結果を図7および図8に示す。図7および図8から明らかなように、AβN-20およびAβ42の各ペプチドを表層発現させた乳酸菌をマウスに経口投与し、その血清中の抗体上昇をELISA法にて測定した結果、AβN-20およびAβ42の各ペプチドを発現させた乳酸菌投与群のマウスでコントロール群のマウスに比べ血清中の有意な抗体上昇が認められた。この結果から、本発明者らが作製した菌体表面にAβ分子種を発現する乳酸菌を経口投与することによりAβに対する抗体を誘導できることが明らかとなった。 The results are shown in FIGS. As is apparent from FIGS. 7 and 8, lactic acid bacteria in which the peptides of AβN-20 and Aβ42 were expressed on the surface were orally administered to mice, and the antibody elevation in the serum was measured by ELISA. As a result, AβN-20 In the lactic acid bacteria-administered group in which each peptide of Aβ42 was expressed, a significant increase in serum antibody was observed as compared to the control group. From this result, it became clear that antibodies against Aβ can be induced by orally administering lactic acid bacteria expressing Aβ molecular species to the surface of the cells produced by the present inventors.
本願発明は、アルツハイマー病の予防・治療に供与されうる副作用の少ない安全で且つ簡便な投与形態が可能なアルツハイマー病の予防・治療用ワクチンを提供するものである。本願発明による最適実施態様である乳酸菌を用いたアルツハイマー病ワクチンを用いれば、従来の乳酸菌の食品と同様の感覚と簡便さでアルツハイマーの予防及び治療薬を摂取することが可能となる。特に本疾患が老人に多い事を考えれば、簡便に摂取できる経口投与と低コストの実現は、これからの高齢化社会における患者のQOLの向上と医療経済の面からも非常に大きなメリットを社会に与える発明と言える。 The present invention provides a vaccine for the prevention / treatment of Alzheimer's disease that can be provided for the prevention / treatment of Alzheimer's disease and that can be used in a safe and simple administration form with few side effects. If the Alzheimer's disease vaccine using lactic acid bacteria which is the optimal embodiment according to the present invention is used, it becomes possible to take preventive and therapeutic drugs for Alzheimer with the same feeling and convenience as conventional foods of lactic acid bacteria. Considering that this disease is particularly common among the elderly, oral administration that can be ingested easily and the realization of low cost will bring great benefits to society from the perspective of improving patient quality of life and the medical economy in the aging society. It can be said that the invention is given.
【0005】
子が挿入されていることを意味する。
[0021]
Aβの液性免疫惹起部位エピトープは複数存在すると考えられるが、そのエピトープを含む断片を調製するには、例えば、該エピトープがAβの第4〜10アミノ酸の領域(Aβ4−10)に存在すれば、それらを微生物表面に産生させる発現ベクターにはAβ4−10をコードする遺伝子を含むことになる。
[0022]
このアミノ酸配列をコードするDNAのヌクレオチド配列は特に制限されるものではないが、例えば、配列番号4で表されるヌクレオチド配列中の第12〜30ヌクレオチドが挙げられる。また、アミノ酸配列は同じでも塩基配列は異なるコドンを使用することによって、使用する乳酸菌などの微生物の好むコドンを用いることによって発現量を上げることも可能である。
[0023]
本願発明の好適な実施態様によれば、前記抗原ペプチド断片は、Aβペプチドの第1から42アミノ酸(Aβ1−42)を含んでなるものである。Aβ1−42のアミノ酸配列としては、配列番号5で表されるアミノ酸配列が例示され、従って、前記抗原ペプチド断片は、配列番号5で表されるアミノ酸配列を含むことになる。このアミノ酸配列をコードするDNAのヌクレオチド配列は特に制限されるものではないが、例えば、配列番号4で表されるヌクレオチド配列が挙げられる。また、アミノ酸配列は同じでも塩基配列は異なるコドンを使用することによって、使用する乳酸菌などの微生物の好むコドンを用いることも出来る。
[0024]
本願発明の他の好ましい実施態様によれば、前記抗原ペプチド断片は、Aβペプチドの第1〜20アミノ酸(Aβ1−20)を含んでなるものである。Aβ1−20のアミノ酸配列としては、配列番号5で表されるアミノ酸配列中の第1〜20アミノ酸を含むものが挙げられる。このアミノ酸配列をコードするDNAのヌクレオチド配列は特に制限されうるものではないが、例えば、配列番号4で表されるヌクレオチド配列中の第1〜60ヌクレオチドを含むものが挙げられる。また、アミノ酸配列は同じでも塩基配列は異なるコドンを使用することによって、使用する乳酸菌などの微生物の好むコドンを用いることも出来る。
[0025]
前記Aβ4−10、Aβ1−42及びAβ1−20のアミノ酸配列には、エピトープが存在すると考えられるが、本願発明によるAβ分子種が発現された微生物によって経口投与された場合には、主に抗体産生が誘導される。[0005]
Means that a child has been inserted.
[0021]
It is considered that there are a plurality of humoral immunity induction epitopes of Aβ. To prepare a fragment containing the epitope, for example, if the epitope is present in the region of 4th to 10th amino acids of Aβ (Aβ4-10) The expression vector for producing them on the surface of the microorganism will contain a gene encoding Aβ4-10.
[0022]
The nucleotide sequence of DNA encoding this amino acid sequence is not particularly limited, and examples thereof include the 12th to 30th nucleotides in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4. In addition, by using codons having the same amino acid sequence but different base sequences, the expression level can be increased by using a codon preferred by a microorganism such as lactic acid bacteria to be used.
[0023]
According to a preferred embodiment of the present invention, the antigen peptide fragment comprises the first to 42 amino acids (Aβ1-42) of the Aβ peptide. The amino acid sequence of Aβ1-42 is exemplified by the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5, and therefore the antigen peptide fragment includes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5. The nucleotide sequence of DNA encoding this amino acid sequence is not particularly limited, and examples thereof include the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4. Further, by using codons having the same amino acid sequence but different base sequences, codons preferred by microorganisms such as lactic acid bacteria to be used can be used.
[0024]
According to another preferred embodiment of the present invention, the antigen peptide fragment comprises
[0025]
The amino acid sequences of Aβ4-10, Aβ1-42, and Aβ1-20 are considered to have epitopes, but when administered orally by a microorganism in which the Aβ molecular species according to the present invention is expressed, antibody production mainly Is induced.
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